測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、示波器、ATA-2088高壓放大器、掃描式激光多普勒測(cè)振儀、微納3D打印設(shè)備、萬(wàn)用表等。

實(shí)驗(yàn)過程：

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)含示波器、Aigtek電壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、PZT，及貼有單個(gè)梅花形IGW換能器陣元的鋁板；換能器陣元圓心(0,0)，PZT直徑10mm、位置(0,110)。信號(hào)發(fā)生器連放大器與示波器：激勵(lì)頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，放大器接換能器陣元，示波器接PZT；接收頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，放大器接PZT，示波器接換能器陣元（平臺(tái)示意圖見圖1）。

依次激勵(lì)幅值10V、頻率100kHz-1.5MHz（步長(zhǎng)100kHz）的五峰窄帶調(diào)制正弦信號(hào)。激勵(lì)實(shí)驗(yàn)中，放大器輸出500V接換能器陣元；接收實(shí)驗(yàn)中，放大器輸出100V接PZT（實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖見圖2）。

圖1激勵(lì)實(shí)驗(yàn)、接收實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖

圖2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)拍圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1、由圖3可知，激勵(lì)頻率100-300kHz時(shí)，激勵(lì)幅值隨頻率升高而增大，300kHz達(dá)最大值；400kHz出現(xiàn)極小值，500kHz出現(xiàn)第二個(gè)峰值；此后幅值逐漸減小，820kHz降至最大值的50%。取fu=210kHz、fl=820kHz，計(jì)算得激勵(lì)器中心頻率fc=505kHz、帶寬B=610kHz、相對(duì)帶寬BW=120.8%，表明該換能器具備寬頻帶激勵(lì)能力。

圖3單個(gè)梅花形IGW換能器陣元激勵(lì)的原始波形圖和激勵(lì)頻率響應(yīng)圖

2、由圖4可知，接收頻率100-240kHz時(shí)，接收幅值隨頻率升高而減小，說明接收器諧振頻率≤100kHz；240-510kHz時(shí)幅值隨頻率升高而增大，510kHz達(dá)極大值；此后幅值減小，750kHz降至極大值的50%。取fu=240kHz、fl=750kHz，計(jì)算得接收器中心頻率fc=495kHz、帶寬B=510kHz、相對(duì)帶寬BW=103.0%，表明該換能器具備寬頻帶接收響應(yīng)。

圖4單個(gè)梅花形IGW換能器陣元接收的原始波形圖和接收頻率響應(yīng)圖

電壓放大器推薦：ATA-2088

圖：ATA-2088高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇